精确三角波形发生器制造技术

本发明专利技术提出一种包括电容元件、调节器和控制电路的三角波形发生器。调节器配置成响应于第一控制信号使电容元件充电，并响应于第二控制信号使电容元件放电。控制电路响应于参考波形以产生第一和第二控制信号。在一个例子中，控制电路响应于参考波形的幅度、频率、相位以及对称性来产生第一和第二控制信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及脉冲宽度调制功率变换器，尤其涉及产生诸如在交错脉冲宽度调制放大器中使用的三角波的精确三角波形发生器。
技术介绍
相对于必须消耗相当多功率的线性装置，通过与作为开关的输出装置结合，使用应用于音频的脉冲宽度调制(PWM)放大来提高效率。在PWM放大器中，将音频输入信号转换为脉冲宽度调制波形。为此，将音频信号提供给放大器来调制诸如基于音频信号的幅值的三角波形的宽度。调制波形用于驱动作为完全饱和或断开的开关的一个或多个输出装置。输出装置，经常使用开关功率晶体管来实现，可以在半桥对中排列从而使该对中的一个装置转换为正电压输出，同时而另一个装置转换为负电压输出。转换的输出信号可以被提供给试图除去超过预期输出波形频谱的谐波信号和边带的低通滤波器的输入端。经过滤波的模拟信号用于驱动负载，例如扬声器。三角波形发生器用于调制音频信号以产生脉冲宽度调制波形。这种三角波形发生器可以使用其频率响应于某一控制电压的压控振荡器。由这样的三角波形发生器产生的三角波可以被锁相于参考频率。可以通过控制电压将三角波调制以使幅值转化为脉冲宽度。目前，三角波形发生器不能同时控制三角形的一个或多个波形幅值、频率、对称性和/或相位。因此，需要更精确地控制三角波形的质量的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术提出一种包括电容元件、调节器和控制电路的三角波形发生器。调节器被配置成响应于第一控制信号而使电容元件充电，并响应第二控制信号使电容元件放电。控制电路响应于参考波形产生第一和第二控制信号。在一个例子中，控制电路响应于参考波形的幅值、频率、相位以及对称性来产生第一和第二控制信号。在验证下面的附图和详细说明的基础上，本专利技术的其它系统、方法、特征和优点对本领域技术人员来说将是或将变得显而易见。这意味着，所有这样的附加系统、方法、特征和优点都包括在该说明中，而且在本专利技术的范围内，并且受到下面的权利要求的保护。附图说明参考下面的附图和说明可以更好地理解本专利技术。图中的元件不一定按照一定的比例绘制，而是把重点放在示出本专利技术的原理。而且，在图中，相同的参考数字标明遍及不同视图的相同部分。图1是具有两个交错级的脉冲宽度调制放大器的示意性框图2是可在图1所示的系统中使用的示例性相频控制系统的示意性框图；图3是可在图1所示的系统中使用的示例性三角波发生系统的示意性框图；图4是可在图1所示的系统中使用的另一示例性相频控制系统的示意性框图；图5是可在图1所示的系统中使用的另一示例性三角波发生系统的示意性框图。具体实施例方式图1是两个交错(N = 2)全桥脉冲宽度调制(PWM)放大器100的示例的框图。交错的PWM放大器100接收来自信号源110的输入信号。可以将输入信号分成第一支路112和第二支路114。第一支路112包括配置成将输入信号反相的反相块120。反相块120与被称为PWMA的第一脉冲宽度调制器130连接。PWMA 130与被称为半桥A的第一半桥150 连接。然后，半桥A 150的输出与负载160连接。可以通过PWMA 130将反相的输入信号调制到具有N = 2的PWM调制的第一三角波形上。第一三角波形的产生涉及到用于提供给使用相频控制系统170的负载160的每个输出通道的开关频率(switching frequency) (Fs)的产生。可以通过三角波发生系统180将开关频率(Fs)用于产生第一三角波形。反相的输入信号到第一三角波形上的调制产生第一控制信号。可以将第一控制信号提供给第一半桥150以控制向负载160输出的功率。第二支路114包括与被称为PWM B的第二脉冲宽度调制器135连接的同相(non-1nverting)块125。类似地，PWM B135使用相频控制系统170和三角波发生系统180将同相输入信号调制到第二三角波形上以产生第二控制信号。可以将第二控制信号提供给被称为PWM B的第二半桥155以控制向负载160输出的功率。在一个例子中，功能上可以把相频控制系统170和三角波发生系统180设置为集成电路的形式。这样的集成电路会降低成本并减小尺寸。能够把三角波形发生的多个通道包括在一个组件里。集成电路可以由具有严格相位控制的共用参考时钟来操作。在其它例子中，相频控制系统170和三角波发生系统180的功能可以被形成为单独的元件，或者单独元件以及一个或多个集成电路的任何结合。图2是用于脉冲宽度调制器的相频控制系统200的示例的框图。相频控制系统200可以被形成为集成电路和/或相互连接的独立元件。下面的关于结构示例的讨论基于以集成电路形式形成的相频控制系统200。图2中，当被主从(Μ/S)信号207激活时，主振荡器202被主晶体204操作以在主输出线206上产生主振荡器输出信号。像图2中代表集成电路上的输入/输出管脚的圆圈所显示的，主晶体204可以在集成电路的外部。主晶体204可以从频率的宽范围中指定预定的频率，例如16MHz，为此，晶体可用于产生频率。可以将第一输出信号206提供给或门208。当被从主(S/Μ)信号216激活时,压控振荡器210可以在压控线212上把压控输出信号提供给或门208。压控振荡器210可以接收来自相频检测器电荷泵(charge pump) 218的控制信号。当主振荡器202不可用时，压控振荡器210可以是独立于主振荡器202操作的从设备。可替换地，由于主振荡器202在固定的预定频率操作，所以可以不激活主振荡器202而激活压控振荡器210以另一个固定的预定频率操作相频控制系统200。可以把或门208的输出提供给第一同步计数器224和第二同步计数器226。第一和第二同步计数器224和226被配置成计算全长并提供同时的全部输出位变化以提供若干个输出通道228之间的相位控制。在一个例子中，第一和第二同步计数器224和226可以是6位同步计数器。第一和第二同步计数器224和226可以用为第一同步计数器224提供第一数值的相频寄存器232操作。可替换地，第一和第二同步计数器224和226可以具有单独并且独立的寄存器。第一和第二同步计数器224和226的寄存器232可以是永久性的并且由相频控制系统200装载产生固定的频率控制的值。可替换地，寄存器232可以是易失的并且可以装载产生可变频率的一个或多个值。例如，只向第二同步计数器226提供其中可存储数值的永久性存储器。在这个例子中，当第二同步计数器226计数到预定的情况时，随着功率增加以及对第二同步计数器226增量的操作，第二同步计数器226可以把数值装载到第一同步计数器224。然而，在另一个选择中，可以通过I2C信号线234上的I2C信号把一个或两个数值装载到寄存器232。在其它的例子中，可以使用其它任何通信系统和/或协议来把数值下载到寄存器232。输出通道228切换作为集成电路中的内部信号而保持并提供给三角波发生系统180 (图1)的频率信号(Fs)。在图2中，有四个输出通道228，在其它例子中，根据供给的负载可以产生其它任何数量的输出通道228。可以把第一开关频率信号提供给第一通道(ChlFs)236。当在同步计数器224的预定位例如Q5位达到预定值时，第一开关频率信号可以由第一同步计数器224产生。第一开关频率信号可以由缓冲器238延迟，然后作为输入提供到第二输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波形发生器，包括：响应于时钟信号至少产生第一和第二参考信号的参考波形发生器，其中所述时钟信号是至少两个不同时钟信号中的一个，并且基于所述时钟信号生成各自具有相位和频率的所述第一和第二参考信号，由在所述参考波形发生器所包括的寄存器中存储的可变值来控制所述第一和第二参考信号的相位；三角波形发生器，其基于所述第一参考信号的频率和相位而产生第一三角波形信号，并且基于所述第二参考信号的频率和相位而产生第二三角波形信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GR斯坦利，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：